基于ansys的齿轮接触非线性有限元分析

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1、XXXX大学（硕、博士）研究生试卷本考试课程名称有限元方法与应用考试考查学科专业机械工程学号XXXXX姓名XXX题目序号12345678910总计评卷教师基于ANSYS的齿轮接触非线性有限元分析摘要：通过研究接触问题有限元基本理论，应用大型有限元分析软件ANSYS对齿轮啮合对进行接触非线性有限元分析。有限元处理传统解析法无法处理的啮合问题结果比传统计算公式更为准确，且可定量的分析齿轮啮合应变与应力分布情况。关键词：有限元；ANSYS齿轮；应变；应力Abstract:Bystudyingthebasictheoryoffinit

2、eelementcontactproblem,usinglarge-scalefiniteelementanalysissoftwareANSYStothegearmeshtothecontactnonlinearfiniteelementanalysis.Thefiniteelementmeshofdealingwiththetraditionalanalyticmethodcannothandleproblemsmoreaccurateresultsthanthetraditionalcalculationformula,

3、andthequantitativeanalysisofthegearmeshingofstrainandstressdistribution.Keywords:finiteelement;ANSYSgear;strain;stress一、研究背景接触是一种常见的物理现象，它涉及到接触状态的改变，还可能伴随有热、电等过程，因此成为一个复杂的非线性问题。齿轮啮合就是一种接触行为，传统的齿轮理论分析是建立在弹性力学基础上的，对于齿轮的接触强度计算均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础，在计算过程中存在许多假设，不能准确反映齿轮啮合过

4、程中的应力以及应变。相对与理论分析，有限元法具有快速、准确可靠、计算灵活等优点，因此用有限元法做齿轮的接触分析对于研究齿轮的失效具有重要意义。齿轮传动装置在运行工况下常常会发生轮齿折断、齿面损伤、塑性变形等问题，导致传动性能失效，进而可能引发严重的生产事故，因而有必要对齿轮接触状态的强度性能进行合理的评估，校核其结构的可靠性。二、分析过程1、定义工作文件名和目标工作标题（1）定义工作名执行UtilityMenu>File>ChangeJobname命令，弹出ChangeJobname对话框，输入工作文件名Gear。（2）定义工

5、作标题执行UtilityMenu>File>ChangeTitle命令，弹出ChangeTitle对话框，输入thecontactanalysisofgear。2、定义单元类型执行MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，弹出ElementType对话框，单击Add按钮，弹出LibraryofElementType对话框。在LibraryofElementtypes选择框中选择StructuralMass,SolidBrick20node95,在Elementtyp

6、eReferencenumber文本框中输入2。在LibraryofElementtypes选择框中选择Contact3DTarget170,在ElementtypeReferencenumber文本框中输入2。在LibraryofElementtypes选择框中选择Contact3D8ndsurf174,在ElementtypeReferencenumber文本框中输入3。3、定义材料性能参数图1材料线性设置对话框4、生成几何模型、划分网格（1）输入几何体输入三维齿轮模型文件（2）打开实体移动、缩放和旋转工具条执行Utili

7、tyMenu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate命令，出现Pan-Zoom-Rotate工具条，单击Iso按钮，输入的单个齿轮几何模型如图2所示：图2单个齿轮几何模型（3）生成传动齿轮对执行MainMenu>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Volumes命令，弹出GlueVolumes拾取框，单击PickAll按钮完成选择。执行MainMenu>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，弹出AddVolumes按钮，单击PickAll按钮完成选

8、择。确认当前坐标系为总体直角坐标系，然后执行MainMenu>Modeling>Copy>Volumes命令，弹出CopyVolumes拾取框，然后单击PickAll按钮完成选择，又弹出CopyVolumes设置框，如图3所示，在DX文本框输入6.5，完成设定。图3体复制设置